DE102009004886A1

DE102009004886A1 - Aufbaustruktur

Info

Publication number: DE102009004886A1
Application number: DE102009004886A
Authority: DE
Inventors: Tim Schmidt
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2029-01-17
Also published as: DE102009004886B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeugs mit einer zwischen einem Vorderwagen und einem Fahrgastraum angeordneten Stirnwand, mit zwei voneinander beabstandeten unteren, vorderen Längsträgern, die bis an die Stirnwand herangeführt sind und im Bereich der Stirnwand mit einem außenliegenden Stirnwandquerträger Kraft übertragend verbunden sind. Erfindungswesentlich ist dabei, dass zwischen jeweils einer Innenseite eines der beiden unteren, vorderen Längsträger und dem Stirnwandquerträger eine dreiecksförmige Aussteifungskonsole vorgesehen ist, wodurch insbesondere das Crashverhalten verbessert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeuges mit einer zwischen einem Vorderwagen und einem Fahrgastraum angeordneten Stirnwand sowie mit zwei voneinander beabstandeten unteren, vorderen Längsträger, die bis an die Stirnwand herangeführt sind, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige gattungsgemäße Aufbaustruktur ist beispielsweise aus der DE 44 22 498 C1 bekannt, wobei die unteren vorderen Längsträger im Bereich der Stirnwand mit einem außenliegenden Stirnwandquerträger kraftübertragen verbunden sind. Um dabei einerseits eine steife Fahrgastzelle schaffen und andererseits die bei einem Frontalaufprall auftretenden Kräfte gut aufnehmen und großflächig von den vorderen unteren Längsträgern in die angrenzenden, teilweise tieferliegende Aufbaustruktur einleiten zu können, ist vorgesehen, dass sich die beiden unteren vorderen Längsträger durchgehend bis zur Stirnwand erstrecken und an einen ersten, außenseitig auf die Stirnwand aufgesetzten Querträger angeschlossen sind und dass an der Stirnwand in Höhe des ersten Querträgers auf der dem Fahrgastraum zugekehrten Seite ein zweiter Querträger angeordnet ist, der mit einer auf einen Mitteltunnel aufgesetzten Tunnelverstärkung kraftübertragen verbunden ist.
Aus der DE 102 35 382 B4 ist eine weitere gattungsgemäße Aufbaustruktur eines Personenkraftwagens bekannt, die darüber hinaus einen Boden und aufrechte Scharniersäulen aufweist, wobei im Bereich der Stirnwand eine Trägerstruktur vorgesehen ist, über die vorderen Längsträger kraftübertragend an die aufrechten Scharniersäulen, die Schweller, die Stirnwand und einen Mitteltunnel angeschlossen sind. Dabei ist die Trägerstruktur durch einen steifen Rohrrahmen gebildet, welcher auf der dem Fahrgastraum zugekehrten Seite der Stirnwand angeordnet ist. Zusätzlich ist der Rohrrahmen zumindest an die Stirnwand, die Scharniersäulen und die darunter liegenden Schweller angebunden, durch ein erhöhtes Energieaufnahmepotential geschaffen werden soll, um erhöhte Crashanforderungen zu erfüllen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Aufbaustruktur der gattungsgemäßen Art, eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, welche ein Crashverhalten eines damit ausgestatteten Kraftfahrzeuges verbessert.
Dieses Problem wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeuges, das heißt eine Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeuges dadurch zu verbessern, dass eine Verbindung zwischen zwei unteren, vorderen Längsträgern und einem Stirnwandquerträger ausgesteift wird. Die voneinander beabstandeten unteren, vorderen Längsträger sind bis an eine Stirnwand herangeführt und im Bereich dieser Stirnwand mit einem außenliegenden Stirnwandquerträger kraftübertragen verbunden. Die Stirnwand sowie die beiden unteren, vorderen Längsträger, sind dabei Bestandteil der Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeuges, das heißt einer Karosseriestruktur eines Kraftfahrzeuges, wobei die Stirnwand üblicherweise einen Fahrgastraum nach vorne hin abschließt. Zwischen jeweils einer Innenseite eines der beiden unteren, vorderen Längsträger und dem Stirnwandquerträger, der seinerseits fest mit der Stirnwand verbunden ist, ist eine dreiecksförmige Aussteifungskonsole vorgesehen, welche die im Wesentlichen rechtwinkelige Verbindung zwischen dem Stirnwandquerträger und dem unteren, vorderen Längsträger aussteift und dadurch eine insgesamt steifere Aufbaustruktur schafft, die insbesondere im Hinblick auf ein Crashverhalten deutlich besser abschneidet. Die Steifigkeit zwischen dem Stirnwandquerträger einerseits und dem zugehörigen vorderen, unteren Längsträger andererseits, muss somit nicht mehr lediglich über eine stirnseitige Anbindung des vorderen, unteren Längsträgers an den Stirnwandquerträger erfolgen, sondern kann zusätzlich durch das Vorsehen der dreiecksförmigen Aussteifungskonsole verstärkt werden. Diese Aussteifungskonsole kann beispielsweise aus Metall oder aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sein, wobei letztere Variante besonders günstig im Hinblick auf ein Gewicht des Kraftfahrzeuges zu sehen ist, und kann dadurch kostengünstig und zugleich mit den geforderten Steifigkeiten bzw. Festigkeiten hergestellt werden. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Aufbaustruktur ohne derartige dreiecksförmige Aussteifungskonsolen, kann die Rahmenstruktur, das heißt die Aufbaustruktur deutlich ausgesteift und damit ein Crashverhalten erheblich verbessert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, sind im Anbindungsbereich der vorderen, unteren Längsträger an den Stirnwandquerträger Verstärkungsprofile, insbesondere innerhalb der Längsträger angeordnete Verstärkungsprofile, vorgesehen, die einerseits mit dem jeweiligen Längsträger und andererseits mit einem Schweller kraftübertragen verbunden sind. Derartige Verstärkungsprofile können beispielsweise in der Art von im Querschnitt hutförmig ausgebildeten Blechen ausgebildet sein, welche den Anbindungsbereich zwischen dem Längsträger, dem Stirnwandquerträger und beispielsweise einem Schweller und/oder einer A-Säule zusätzlich aussteifen und dadurch zusätzlich dazu beitragen, ein Deformationsvermögen positiv zu beeinflussen und dadurch das Crashverhalten zu verbessern. Derartige Verstärkungsprofile können dabei selbstverständlich nicht nur aus Metall, insbesondere aus Blech, sondern auch aus Verbundwerkstoffen, insbesondere aus Faserverbundwerkstoffen, ausgebildet sein und dadurch die erhöhten Crashanforderungen erfüllen. Insbesondere Faserverbundwerkstoffe besitzen dabei eine hohe Festigkeit und eine hohe Steifigkeit bei gleichzeitig vergleichsweise geringem Gewicht.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
1 eine erfindungsgemäße Aufbaustruktur eines Kraftfahrzeuges in einer Ansicht von schräg oben,
2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei einer Ansicht von schräg unten,
3 eine Darstellung eines Verstärkungsprofils im Bereich einer Anbindung eines unteren, vorderen Längsträgers an einen Schweller,
4 eine Schnittdarstellung durch das gemäß der 3 dargestellte Verstärkungsprofil.
Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Aufbaustruktur 1 eines im Übrigen nicht dargestellten Kraftfahrzeuges eine zwischen einem Vorderwagen und einem Fahrgastraum 2 angeordnete Stirnwand 3 auf. Zwischen der Stirnwand 3 und einer frontseitigen Abschlusswand 4 erstrecken sich dabei zwei vorzugsweise parallele und zueinander beabstandete untere, vordere Längsträger 5 und 5'. Diese Längsträger 5, 5' sind bis an die Stirnwand 3 herangeführt und im Bereich der Stirnwand 3 mit einem außenliegenden Stirnwandquerträger 6 kraftübertragend verbunden. Außenliegend bedeutet in diesem Fall, auf einer dem Fahrgastraum 2 abgewandten Seite der Stirnwand 3. Der Stirnwandquerträger 6 ist dabei selbstverständlich kraftübertragend mit der Stirnwand 3 verbunden, insbesondere verschweißt. Erfindungswesentlich ist nun, dass zwischen jeweils einer Innenseite eines der beiden unteren, vorderen Längsträger 5, 5' und dem Stirnwandquerträger 6 eine dreiecksförmige Aussteifungskonsole 7, 7' vorgesehen ist. Diese kann ebenfalls aus Metall ausgebildet und beispielsweise mit Längsträger 5 bzw. 5' und dem Stirnwandquerträger 6 verschweißt sein oder aber auch aus einem Verbundwerkstoff und über entsprechende Verbindungsmittel, wie beispielsweise Schrauben, am Stirnwandquerträger 6 bzw. am zugehörigen Längsträger 5, 5' angebunden werden. Mit den dreiecksförmigen Aussteifungskonsolen 7, 7' kann der durch die beiden vorderen, unteren Längsträger 5, 5', die frontseitige Abschlusswand 4 und den Stirnwandquerträger 6 gebildete Rahmen ausgesteift werden, wodurch ein positiver Einfluss auf die Steifigkeit der Aufbaustruktur 1 und damit auch ein Crashverhalten erreicht werden kann.
Denkbar ist dabei, dass zumindest einer der beiden unteren, vorderen Längsträger 5, 5' aus einem inneren und aus einem äußeren Profil aufgebaut ist, die zusammen ein die Längsträger 5, 5' bildendes Kastenprofil erzeugen. Dabei ist vorzugsweise ein in Fahrtrichtung 8 hinterer Teil des inneren Profils an die Stirnwand 3 angebunden, während sich das äußere Profil des unteren, vorderen Längsträgers 5, 5' entgegen der Fahrtrichtung 8, also nach hinten, schuhartig öffnet (vgl. 2). Denkbar ist hierbei auch, dass sich der vordere, untere Längsträger 5, 5' im Bereich der quer verlaufenden Stirnwand 3 schuhartig nach unten bzw. nach hinten erweitert und nach hinten durch einen Bodenträger 9 fortgeführt ist. Zusätzlich kann ein in Fahrtrichtung 8 hinterer Teil des äußeren Profils des Längsträgers 5, 5' an eine nicht dargestellte A-Säule angebunden sein, insbesondere mit dieser verschweißt werden. Um die Aufbaustruktur 1 darüber hinaus weiter aussteifen zu können, können die vorderen, unteren Längsträger 5, 5' zusätzlich noch an jeweils einen seitlichen Schweller 10, 10' angebunden, insbesondere angeschweißt sein.
Die dreiecksförmigen Aussteifungskonsolen 7 sind ebenso wie beispielsweise die Bodenträger 9 auch gemäß der 2 gut zu erkennen.
Betrachtet man die 3 und 4, so kann man erkennen, dass im Anbindungsbereich des vorderen, unteren Längsträgers 5' an den Stirnwandquerträger 6 ein Verstärkungsprofil 11' vorgesehen ist, dieses vorzugsweise innerhalb des vorderen, unteren Längsträgers 5' verläuft. Das Verstärkungsprofil 11' ist dabei einerseits mit dem zugehörigen Längsträger 5' und andererseits mit dem Schweller 10' kraftübertragend verbunden. Die gemäß der 3 dargestellte Situation erfasst dabei lediglich den linken Schweller 10' bzw. das zugehörige linke Verstärkungsprofil 11', wobei jedoch klar ist, dass ein derartiger Schweller 10' bzw. ein derartiges Verstärkungsprofil 11' spiegelbildlich auf der anderen Seite ebenso vorgesehen ist. Die Verstärkungsprofile 11, 11' können dabei gemäß der 4 aus einer im Querschnitt hutförmigen Innenschale 12 sowie einer zumindest bereichsweise im Querschnitt ebenfalls hutförmigen Außenschale 13 aufgebaut sein. Eine Verbindung der Innenschale 12, 12' sowie der Außenschale 13, 13' kann dabei ebenfalls über eine Schweißverbindung, insbesondere über eine Punktschweißverbindung erfolgen. In gleicher Weise kann auch eine Verbindung zwischen den übrigen Komponenten der Aufbaustruktur 1 erfolgen. Betrachtet man die 3, so kann man erkennen, dass das Verstärkungsprofil 11' eine konische und insbesondere eine nach hinten höher werdende Form aufweist. Durch eine derartige konische Form wird ein Widerstandsmoment des Verstärkungsprofils 11, 11' erhöht und damit die Steifigkeit desselben verbessert.
Um die Aufbaustruktur 1 weiter aussteifen zu können, können zusätzliche obere, vordere Längsträger 14, 14' vorgesehen sein, die gemäß der 1 mit ihren vorderen Enden an die frontseitige Abschlusswand 4 und mit ihren hinteren Enden an die A-Säule kraftübertragend angebunden sind.
Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Aufbaustruktur 1 kann die Steifigkeit einer Fahrzeugkarosserie deutlich erhöht und damit ein Crashverhalten derselben deutlich verbessert werden. Darüber hinaus ist eine derartige Aufbaustruktur 1 im Vergleich zu herkömmlichen Aufbaustrukturen unempfindlicher gegenüber Vibrationen und sonstigen auf diese einwirkende Einflüsse. Die dreiecksförmigen Aussteifungskonsolen 7, 7' lassen sich dabei kostengünstig und in nahezu beliebiger, das heißt auch an spezielle konstruktive Anforderungen anpassbare Form, herstellen. Durch die dreiecksförmigen Aussteifungskonsolen 7, 7', kann die Aufbaustruktur 1 erheblich steifer ausgestaltet werden, wodurch deren Crashverhalten verbessert ist. Derartige Aussteifungskonsolen 7, 7' können dabei beispielsweise aus Blech oder aus Faserverbundwerkstoffen ausgebildet sein, wobei insbesondere im letzteren Fall die durch die Aussteifungskonsolen 7, 7' herbeigeführte Gewichtserhöhung marginal ausfällt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4422498 C1 [0002]
- DE 10235382 B4 [0003]

Claims

Aufbaustruktur (1) eines Kraftfahrzeugs mit einer zwischen einem Vorderwagen und einem Fahrgastraum (2) angeordneten Stirnwand (3), mit zwei voneinander beabstandeten unteren, vorderen Längsträgern (5, 5'), die bis an die Stirnwand (3) herangeführt sind und im Bereich der Stirnwand (3) mit einem außen liegenden Stirnwandquerträger (6) Kraft übertragend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils einer Innenseite eines der beiden unteren, vorderen Längsträger (5, 5') und dem Stirnwandquerträger (6) eine dreiecksförmige Aussteifungskonsole (7, 7') vorgesehen ist.
Aufbaustruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden unteren, vorderen Längsträger (5, 5') an einem jeweiligen Längsendbereich des Stirnwandquerträgers (6) angebunden sind.
Aufbaustruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden unteren, vorderen Längsträger (5, 5') aus einem inneren und einem äußeren Profil aufgebaut ist, die zusammen ein Kastenprofil bilden.
Aufbaustruktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Fahrtrichtung (8) hinterer Teil des inneren Profils an die Stirnwand (3) angebunden ist.
Aufbaustruktur nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich das äußere Profil des unteren, vorderen Längsträgers (5, 5') nach hinten und/oder unten schuhartig öffnet.
Aufbaustruktur nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Fahrtrichtung (8) hinterer Teil des äußeren Profils an eine A-Säule angebunden ist.
Aufbaustruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderen, unteren Längsträger (5, 5') jeweils an einen seitlichen Schweller (10, 10') angebunden sind.
Aufbaustruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Anbindungsbereich der vorderen, unteren Längsträger (5, 5') an den Stirnwandquerträger (6) Verstärkungsprofile (11, 11'), insbesondere innerhalb der vorderen, unteren Längsträger (5, 5') angeordnete Verstärkungsprofile (11, 11') vorgesehen sind, die einerseits mit dem jeweiligen vorderen, unteren Längsträger (5, 5') und andererseits mit dem Schweller (10, 10') Kraft übertragend verbunden sind.
Aufbaustruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verstärkungsprofil (11, 11') aus einer im Querschnitt hutförmigen Innenschale (12, 12') und einer zumindest bereichsweise im Querschnitt hutförmigen Außenschale (13, 13') aufgebaut ist.
Aufbaustruktur nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsprofile (11, 11') eine konische, insbesondere eine nach hinten höher werdende Form aufweisen.
Aufbaustruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die vorderen, unteren Längsträger (5, 5') mit ihren vorderen Enden an eine frontseitige Abschlusswand (4) Kraft übertragend angebunden sind.
Aufbaustruktur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass vorderen, obere Längsträger (14, 14') vorgesehen sind, die mit ihren vorderen Enden an die frontseitige Abschlusswand (4) und mit ihren hinteren Enden an die A-Säule Kraft übertragend angebunden sind.